SS7E型电力机车牵引电动机的特点

1、SS7E型电力机车牵引电动机的特点学 生 姓 名： 学 号： 专 业 班 级： 指 导 教 师： 摘 要韶山7E机车为六轴干线客运电力机车，最大速度为170km/h。它借鉴韶山7D型电力机车上部的成熟技术，走行部采用2C0转向架。同时，辅助电路采用辅助逆变器供电、车体流线型等。由中国北车集团大同电力机车有限责任公司研制同时还有SS7E模块化机车在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能和工作特性，适应机车牵引特性的需要，获得广泛应用。牵引电动机的工作原理与一

2、般直流电动机相同，但有特殊的工作条件：空间尺寸受到轨距和动轮直径的限制；在机车运行通过轨缝和道岔时要承受相当大的冲击振动；大、小齿轮啮合不良时电枢上会产生强烈的扭转振动;在恶劣环境中运用，雨、雪、灰沙容易侵入等。因此牵引电动机在设计和结构上也有许多要求，如要充分利用机体内部空间使结构紧凑，要采用较高级的绝缘材料和导磁材料，零部件需有较高的机械强度和刚度，整台电机需有良好的通风散热条件和防尘防潮能力，要采取特殊的措施以应付比较困难的“换向”条件以减少炭刷下的火花等。牵引电动机是驱动机车车辆轮轴的主要电机，因此，在设计参数选择和结构形式上不同于普通电机，而成为电动机的以个单独类型。为了满足运输生产

3、的需要，必须对机车牵引性能提出一定的要求。本文主要介绍SS7E牵引电动机的特点、性能、比较其优缺点及起动方式，并讨论采用磁场削弱调速的优越性。关键词： 7E电力机车；特点分析；牵引电动机；工作特性目 录摘 要I引 言11 韶山7E牵引电动机21.1 牵引电动机的特点和技术参数21.1.1 工作条件41.1.2 主要技术参数41.1.3 主要结构参数51.1.4 部分配件参数61.1.5 电机各部分允许温升61.2 电机结构61.1.2 定子71.2.2 电 枢121.2.3 电刷装置161.2.4 电机绕组联线和引出线161.2.5 通风系统172 脉流牵引电动机的工作特性192.1 工作特性

4、192.1.1 转速特性 n=f(Ia)192.1.2 转矩特性202.1.3 效率特性202.1.4 机械特性212.2各种励磁方式脉流牵引电动机的特性分析212.3增压器的异常震动223 牵引电动机的常见故障与处理24结 论26致 谢27参 考 文 献28引 言在用牵引变压器降压经硅整流器或大功率晶闸管整流后供电给直流串励牵引电动机时，加在牵引电动机上的电压为脉动电压，因此这种牵引电动机称为脉流牵引电动机。大功率脉流牵引电动机的“换向”条件更加困难。此外，电动机内部还有一些附加损耗，从而引起电动机温升，因此，脉流牵引电动机在设计和结构上还要采取一定的特殊措施，以解决“换向”和温升两个突出的

5、问题。牵引电动机的工作原理与一般直流电动机相同，但有特殊的工作条件：空间尺寸受到轨距和动轮直径的限制；在机车运行通过轨缝和道岔时要承受相当大的冲击振动；大、小齿轮啮合不良时电枢上会产生强烈的扭转振动;在恶劣环境中运用，雨、雪、灰沙容易侵入等。因此牵引电动机在设计和结构上也有许多要求，如要充分利用机体内部空间使结构紧凑，要采用较高级的绝缘材料和导磁材料，零部件需有较高的机械强度和刚度，整台电机需有良好的通风散热条件和防尘防潮能力，要采取特殊的措施以应付比较困难的“换向”条件以减少炭刷下的火花等。牵引电动机有两种悬挂方式。一种是牵引电动机和动轮轴连接的悬挂方式，称为抱轴式悬挂或半悬挂。采用这种悬挂

6、方式时，动轮通过轨缝和道岔所产生的冲击振动会直接传给牵引电动机。抱轴式悬挂适用于结构速度低于120公里/小时的机车车辆。另一种是架承式悬挂(或称全悬挂)。采用这种悬挂方式时牵引电动机固定悬挂在转向架构架上，在牵引电动机轴端和小、大齿轮之间加入各种弹性连接元件，以减小冲击振动的影响。架承式悬挂适用于结构速度高于120公里/小时的机车车辆。 1 韶山7E牵引电动机韶山7E型电力机车采用全叠片、他复励牵引电动机，全叠片电机的最大特点是磁路均匀、个电机特性一致。机车主电路采用不等分三段桥，机车启动时，只要司机根据列车牵引吨位及线路限速状况将手柄推到一定的极位机车将以特性控制线恒流启动及准恒速运行。相控

7、和他励控制点了可以方便地实现机车无极调速和无极磁场削弱。为了使用方便、直观，认为地将司机控制器上刻度出的17个极为，每级位都对应着一定 的机车速度范围，而实际上每级位都对应着一定的机车速度范围。而实际上每级位直接仍是无极过渡。如4极位就相对应机车的40Km/h的准恒速运行范围。1.1 牵引电动机的特点和技术参数牵引电动机是电力机车的重要部件之一，它安装在转向架上，通过传动装置与轮对相连。机车在牵引状态运行时，牵引电动机将电能转换成机械能，通过轮对与钢轨产生牵引力，并通过轮对驱动机车运行。当机车在电制动状态下运行时，牵引电动机转换成发电机将机械能转成电能，通过轮对与钢轨产生制动力。在用牵引变压器

8、降压经硅整流器或大功率晶闸管整流后供电给直流串励牵引电动机时，加在牵引电动机上的电压为脉动电压，因此这种牵引电动机称为脉流牵引电动机。大功率脉流牵引电动机的“换向”条件更加困难。此外，电动机内部还有一些附加损耗，从而引起电动机温升，因此，脉流牵引电动机在设计和结构上还要采取一定的特殊措施，以解决“换向”和温升两个突出的问题直流和脉流牵引电动机的工作原理和普通直流电动机是一致的，其基本结构也相似。但是，牵引电动机的工作条件与直流电动机相比则有很大的区别，因此牵引电动机在设计、构造、材料、工艺等方面都要特别慎重。牵引电动机工作的主要特点是：使用环境恶劣 牵引电动机安装在车体下面，直接受到雨、雪、潮

9、湿空气的影响，机车运行中掀起的尘土直接侵入到电动机内部。此外，由于季节和负载的变化，还经常受到温度和湿度变化的影响。此外，电机绝缘容易受潮、受污，对其性能和寿命产生极为不良的影响。外形尺寸受限制：牵引电动机悬挂在车体下面，其安装空间受到很大的限制，轴向尺寸受到规矩的限制，径向尺寸受到动轮直径的限制。为了活的尽可能大的功率，牵引电动机必须紧促，并采取较高性能等级的绝缘材料和较好的导电导磁材料。动力作用大：机车运行之钢轨不平顺之处，因撞击而产生的动力作用会传递给牵引电动机，式牵引电动机承受很大的冲击和振动。这样的动力作用常常会造成牵引电动机磁极螺栓松动、线圈连接断裂、零部件损坏等故障。同时，由于电

10、刷的震动影响了电刷和换向正常接触，导致换向恶化。换向困难：直、脉牵引电动机换向困难的原因除了受机械动力方向的影响外，还有电器方面的原因，当机车在长达坡道上运行时，电动机将长时间处于过流状态；当机车高速运行时，采用深度磁场削弱使气息磁场畸变大；电网电压波动时电动机两端电压升高，这些都将造成牵引电动机换向困难。脉流牵引电动机的电流称为脉流电流，除了直流分量外，还有一定的交流分量，电磁交流分量的存在将使牵引电动机换向更为困难，致使换向火花增大甚至环火。因此，在设计上直、脉流牵引电动机时，必须对换向问题给予特别注意。负载分配不均匀：牵引电动机与普通电动机的另外不同之处是：在同一机车上的数台牵引电动机，

11、无论是在电的方面还是机械的方面都是连接在一起的。在电的方面，各电机时并连接；在机械方面，各电机通过动轮与钢轨简单粘着作用而互相耦合在一起。因此，由于同一台上牵引电动机特性有差异，各动轮直径不等或个别论对发生“空转”、“滑行”等原因，都有可能造成电机负载分配不均，有的电机处于过载运行，有的电机处于欠载运行，从而使机车牵引力不均，有的处于过载有的处于欠载运行，从而使机车牵引力不能充分发挥。韶山巾型电力机车所用的牵引电动机为带有补偿绕组的6极他复励ZDl20A型脉流牵引电动机，电机外形见图1.1。图1.1 ZDl20A型脉流牵引电动机外形ZDl20A型脉流牵引电动机在额定电压下的转速、转矩和效率特性

12、曲线如图2.2所示。图1.2 ZDl20A型脉流牵引电动机特性曲线1.1.1 工作条件ZDl20A型脉流牵引电动机在下列条件下可正常工作1海拔不超过l200 m；2最高环境空气温度40(遮荫处)；3最低环境空气温度一40；4空气相对湿度；最湿月月平均相对湿度最大90(该月月平均最低温度25)；5机车受雨、雪、风、沙的侵袭时，电机冷却空气需经滤清；6机车正常运行时产生的冲击和振动。1.1.2 主要技术参数额定功率(小时制) 850 kW (持续制) 800 kW额定电压(持续制) 910V最高电压 l 030 V额定电流(持续制) 940A最大工作电流 l 320A最小恒功电流 830A额定转速

13、(持续制) 995 rmin最高恒功转速 l 665 rmin最高转速 l 840 rmin供电方式 三段桥相控整流脉流供电励磁方式 他复励、无级削弱 串励绕组固定分路系数0.87 最大励磁率max=0.953 最小励磁率min=0.478绝缘等级 HH通风方式 强迫外通风通风量 125 m3min保护方式 防护式悬挂方式 架承式全悬挂传动方式 单边直齿，轮对空心轴6连杆传动齿轮传动比 7532=2.343 751.1.3 主要结构参数电枢直径 650 nm电枢铁心长 270 mm电枢实槽数 93电枢槽形尺寸 8.8 mm40.6 mm电枢每槽元件数 4电枢导体排列方式 交叉立放电枢绕组形式

14、单叠绕组电枢绕组支路数 6电枢绕组节距 l16电枢绕组电阻(20) 0.010 32 均压线数 93均压线节距 1125换相器直径 500 mm换向器片数 372换向器长 l32 mm换向器节距 l2极数 6主极气隙 5.5 mm串励绕组匝数 4他励绕组匝数 32串励绕组电阻(20) 0.003 029 6他励绕组电阻(20) 0.082 54换向极绕组匝数 6换向极第一气隙 l0 mm换向极第二气隙 5.5 mm换向极绕组电阻(20) 0.002 431补偿绕组匝数 7补偿绕组电阻(20) 0.008 378每刷握电刷数 3质量转子 l l50 kg 定子 l 770 kg 总质量 3 40

15、0 kz1.1.4 部分配件参数电刷型号 D3748或DE一7电刷尺寸 2(10 mm40 mm55 mm)轴承型号 传动端 SKF NU332ECMVA301 换向器端 SKF NH322ECMVA301原始游隙大端径向 0.1650.215 小端径向 0.125O.165 小端轴向 0.230.45润滑脂牌号：机车牵引电动机轴承脂LXEGEB21.1.5 电机各部分允许温升 当冷却风量为l25 m3min时，冷却空气温度l040电机各部分允许温升限制值列于表1-1。表1-1 温升限制值名称绝缘等级测量方法允许温升名称绝缘等级测量方法允许温升电枢绕组H电阻法160补偿绕组H电阻法180主极绕

16、组H电阻法180换向器B电温度计法105换向极绕组H电阻法180轴承电温度计法551.2 电机结构ZDl20A型牵引电动机结构如图1.3和图1.4所示主要由定子、转子、电刷装置等部分组成。定子是磁场的重要通路并支撑电机。它由主极、换向极、机座、补偿绕组、端盖、轴承等组成。转子是产生感应电势和电磁转矩以实现能量转换的部件，它由电枢铁心、电枢绕组、换向器和转轴等组成。电刷装置一是电枢与外电路连接的部件，通过它使电流输入电枢或从电枢输出。二是与换向器配合实现电流换向。电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流排等组成。ZDl20A型牵引电动机采用架承式全悬挂，电机两端均悬挂在转向架的构架上。1.1.2

17、 定子 电机定子由机座、主极、换向极、补偿绕组组成。见图1.5。 （1）机座 机座既是安装电机所有部件的外壳，又是联系各磁极导磁的磁轭。ZDl20A型牵引电动机采用全叠片无机壳机座。机座导磁部分采用1mm冷轧钢板冲制成12边形，见图1.6。在叠制后的定子两端放置铸钢前后压圈。图1.3 ZD120A牵引电动机纵剖图1-前端轴承盖；2-螺栓M20X 50；3-制动垫片；4-轴承NJ322ECMC4+HJ322EC：5-轴端挡板(前端)；6-内轴承盖(前端)；7-挡环(前端)：8-螺栓Ml630；9-垫圈；10-电枢装配；ll-前端盖刷架装配；12-定子：l3-垫圈20；14-后端盖装配；15-轴承

18、NU332ECM；16-内轴承盖(后端)；17-后端轴承盖装配；18-挡环；l9-油封；20-轴端挡板(后端)；21-螺栓M2040；22-螺栓Ml030；23-垫片；24-挡圈；25-螺栓M410；26-铭牌；27-定位销；28-检查孔盖装配；29-垫圈；30-垫圈10；31-螺栓Ml040；32-上观察孔盖；33-润滑脂。图1.4 ZDl20A牵引电动机横剖图图1.5定子两压圈通过18条螺栓紧固，并用l2根筋板将两压圈焊接成一个整体。在换向器端压圈上、下开有检查孔、观察孔，同时还在换向器端上方开有一个通风孔。 图1.6定子冲片形状图 图1.7他励线圈 (2)主磁极主极铁心与定子磁轭冲制成一

19、体，铁心冲片极靴部分有8个向心半闭口补偿槽(2个小6个大槽)，用以安装补偿绕组。并在极尖处局部削角，以减小横轴电枢反应。主极线圈组成，主极线圈由他励线圈和串励线圈组成。他励线圈由2.24 1TlIn23.6 mm的TDR软铜带平绕而成，共32匝。用二层0.13 mm厚的NOMEX纸带作为匝间绝缘。线圈对地绝缘采用0.14 mm粉云母玻璃丝带半叠包二次，0.05 mm聚酰亚胺薄膜半叠包一次，外包绝缘用0.2 mm无碱玻璃丝带半叠包一次，经热烘除湿处理后，真空压力浸漆。为方便外部联线，他励线圈分交叉和开口两种形式。见图1.7。主极串励线圈由25 mm80 mm的紫铜带扁绕而成，共4匝。匝间绝缘用二

20、层0.2 mm二苯醚坯布。线圈热压成型后，再用0.14 mm粉云母玻璃丝带半叠包三次，0.05 mm聚酰亚胺薄膜半叠包两次，0.2 mm无碱玻璃丝带半叠包一次，并加强接线头绝缘处理。串励绕组嵌入时靠近机座，再嵌入他励绕组。槽楔采用4 mm不锈钢板，槽绝缘采用一层0.25 mmNHN复合箔及一层2 mmH级聚砜毡垫并用聚砜毡垫填满间隙。(3)换向极换向极主要由换向极铁心和换向极线圈组成。为改善脉流换向性能，换向极铁心采用叠片结构，由0.5冷轧电工钢板50W470冲制的冲片与3块30锻钢加工成的心块压装铆接而成。并用3根M20、1Crl8Ni9Ti材料的螺栓将换向极铁心固定在定子磁轭的换向极底部，

21、见图1.8。在换向极绕组上面装有非导磁托板以防绕组脱落，由6个沉头螺钉分别固定在心块上，固定后点焊在托板上。主极、换向极绕组采用绝缘“一体化”结构。图1.8换向极铁心组装换向极绕组由7.1 mm28mmTBR铜母线扁绕而成。共6匝。匝间绝缘用二层0.2mm二苯醚坯布，接线加强绝缘处理。再用0.14 mm粉云母玻璃丝带半叠包三次，0.05mm聚酰亚胺薄膜半叠包二次，0.2mm无碱玻璃丝带半叠包一次。线圈与铁心套装后，其间的空隙用聚砜毡填满。换向极铁心与机座间设有5.5 mm的第二气隙，由聚二苯醚玻璃布板制成的垫片构成，并用不同厚度的冷轧电工钢板制成的垫片调节。 （4）补偿绕组补偿绕组放置在主极极

22、靴的补偿槽内，与电枢绕组、换向极绕组串联，用来消除电枢反应对主极气隙磁通的畸变影响，使换向器片问电压分布均匀，改善换向。 补偿绕组分为交叉和开口两种，每组绕组两边分别嵌入相邻两个主极极靴的补偿槽内。如图1.9。图1.9补偿绕组(交叉绕组)补偿绕组由两根4.5 mm13.6 mm薄双丝聚酰亚胺薄膜导线并联绕制，共7层，每大槽2匝、每小槽1匝。绕组槽内直线部分包三层0.2聚酰亚胺复合箔NHN。槽外直线部分及端接部分用0.05mm聚酰亚胺薄膜半叠包一次，0.14 mm粉云母玻璃丝带半叠包三次，0.2 mm无碱玻璃丝带半叠包一次。槽楔用4 mm聚二苯醚坯布模压板和0.5 mm聚二苯醚玻璃布板垫条组成。

23、端部用绝缘环固定。ZDl20A型牵引电动机的定子线圈均为白坯嵌线或定装。主极、换向极线圈引出线及各绕组之间的联线均采用银铜钎焊联接。各联线和引出线分段固定，组装后的定子进行真空压力整体浸漆、旋转烘焙。（5）端盖和油封前后端盖与机座相连并通过轴承支撑电机转子。两端盖采用铸钢ZG230-450，在电机端盖上留有温度传感器孔，前端盖上均布加强筋和观察孔。后端盖均布12个扇形口作冷却空气出口。电机运行时，由于转子转动，特别是电枢绕组后端鼻部的转动，在轴承室附近造成空气外散，而此处前后皆有部件阻隔，空气不能及时补充，形成负压。在负压作用下将齿轮箱油吸入轴承室。为消除轴承室周围空气负压，在后端盖上又开8个

24、通气孔补充外散空气。轴承室油封采用迷宫式结构，阻止油脂进入电机，油封上开有排油槽，排油槽处装有密封板防止灰尘侵入。前端轴承型号NJ322ECMC4+HJ322ECVA301，后端轴承型号NU322ECMVA301，润滑脂采用锂基脂，数量约占轴承室总容量的1/3-1/2。见图1.10。图1.10前后端盖与轴承密封1一挡圈；2一密封板；3一挡圈；4一防松垫圈；5一轴端螺栓；6一轴端挡板；7-油封；8-挡环；9一后端轴承盖；10一螺栓；11一后端内轴承盖；l2一轴承；l3一后端盖；14一螺栓；15一螺栓；l6一前端盖；17一螺栓；l8一前端挡环；19一前端内轴承盖；20一轴承；21一螺栓；22一前端

25、轴承盖；23一轴承挡板；24一挡圈；25一封环。1.2.2 电 枢电枢又称转子，由电枢铁心、换向器及转轴组成。见图1.ll。电枢是用来感应电势，实现能量转换的部件。(1) 转轴转轴是传递电机功率的受力部件，对其机械性能、表面粗糙度、加工精度要求较高。转轴采用锻钢35CrMo制成，经热处理后机械性能应达到： 抗拉强度 750 MPa 屈服强度 580 MPa 延伸率(L=5d) 15 断面收缩率 50 抗冲击强度 80 Jcm2 轴伸圆锥度 1：10 轴伸部分开有油沟，供拆小齿轮用。图1.ll转子图1.12电枢冲片（2）电枢铁心电枢铁心由05 mm双面绝缘涂层冷轧硅钢片50W470冲制，铁心冲片

26、结构见图1.12，外径650 mm，内径l60mm，轴向长度270mm，沿冲片外圆均匀开93槽，槽形尺寸8.8 mm40.6mm轴向分3排沿圆周均匀分布60个通风孔，铁心压装在转轴上。两端用1mmQ235A钢板冲片点焊制成的端板夹紧。电枢后支架在靠近电枢铁心的一侧开9个径向通风槽，用以降低电枢绕组后部温升。（3）电枢绕组ZDl20A电机电枢绕组由93个单叠线圈组成，见图1.l3。槽节距l5，换向器节距l，每电枢线圈由4个并列元件组成，采用单叠交错竖放，可降低换向附加损耗，提高槽的利用率和电机效率。图1.l3电枢线圈线圈采用3.15 mm8 mm聚酰亚胺薄膜导线，嵌入电枢部分采用0.05 mm2

27、5 mm聚酰亚胺薄膜半叠包三次，0.06mm20 mm无碱玻璃丝带半叠包一次，端接部再用O.11mm20 mm粉云母带半叠包一次，槽绝缘用0.2 mmNHN复合箔，槽楔为4 mm二苯醚模压板。电枢导体引出端头压扁后嵌入升高片槽内，并采用TIG焊接。电枢嵌线示意图见图1.14。图1.14电枢嵌线示意图（4）均压线均压线连接换向片的等电位点，用来平衡因磁路不平衡在电枢绕组内部引起的环流。ZDl20A电机采用93组(186根)均压线，换向器片节距为124，相邻两根间距为一个换向片，采用1.4mm4.75 mm聚酰亚胺薄膜导线。联接方式见图1.15。图1.l5均压线嵌线示意图（5）换向器换向器是将电枢

28、绕组内部的交流电势用机械换接的方法转换为电刷间的直流电势。它是直流电机的主要部件。换向性能对电机影响极大。ZDl20A型牵引电动机换向器结构见图1.ll。它主要由换向片、云母片、V形云母环、云母套筒、换向器套筒、换向器压圈和紧固螺栓等组成。ZDl20A型牵引电动机共有372片换向片，换向片的横截面为梯形，采用银钢合金铜排HTYPT加工而成，其中银含量不小于0.15。换向片间用372片1.2 mm晕母片绝缘，排成圆筒形，经多次烘压使换向片和云母片成一体，并将两端车削成燕尾形，用换向器压圈(35CrM0钢)、换向器套筒和16根M20的35CrM0紧固螺栓拉紧，成为一体。换向片与换向器压圈、换向器套

29、筒之间用V形云母环和云母套筒绝缘。整体换向器通过换向器套筒压装在电枢转轴上。 M20的35CrM0合金钢机械性能： 抗拉强度 1 000 MPa 屈服强度 850 MPa 延伸率(L=5d) 12 断面收缩率 45 抗冲击强度 80 J/cm2为提高耐电弧、耐闪络性能，在换向器前端60面的V形云母环伸出部分粘贴0.8 mm四氟乙烯板，间隙用硅橡胶密封。图1.16换向器表面倒角换向器工作面直径500 mm，单边允许最大磨耗10mm，表面粗糙度0.8m，换向器热态表面跳动量小于0.04mm，云母下刻1 mm，换向片两侧倒角0.3mm450端部倒角lmm45。见图1.16，电刷接触面与换向器工作面曲

30、率半径应一致，有利于换向。1.2.3 电刷装置电刷装置是将电枢绕组与外电路相联接起来的部件。电刷装置由刷架圈、刷握装置、连线等组成，见图1.17。图1.17电刷装置刷架圈由20号钢制成，装在电机前端盖上，用定位销定位，由6块导向板固定。刷架圈开有缺口，开口处有左右旋转的双头螺栓，用以调节刷架圈的松紧和旋转、刷架圈上均布6个刷握装置及放电装置。联线布在刷架圈的内环。刷握装置由刷盒、弹簧、压指、调节螺栓、刷杆、刷杆座等组成，刷盒内分3个小盒，每盒内装2块(10mm40mm55 mm)分裂电刷，电刷牌号为：D374B或DE-7。压指通过弹簧对电刷施加一定压力，把电刷压在换向器表面上。刷握通过螺栓安装

31、在刷杆座上，刷杆座经刷杆固定在刷架圈上，为提高刷杆耐电弧性能，在刷杆外套有聚四氟乙烯套管。刷握装置不等分度不大于0.35mm。1.2.4 电机绕组联线和引出线ZDl20A型牵引电动机的引出线共6根：装在电机座与空心轴套配合处(合口面)的上方两个出线盒内。在电机传动端的大出线盒内有4根，其中2根为串励绕组首端引出线D1、串励绕组尾端引出线D2，另2根为他励绕组首端引出线F1、他励绕组尾端引出线F2。在电动机换向器端小出线盒内有2根，电枢绕组首端A1，换向极绕组尾端B2。见图1.18。牵引电动机内部的各绕组接线如图1.19示。从换向器端看图1.19(a)：电流由引出线A1经过3个并联的正电刷，流人

32、电枢绕组6个并联支路，再经过3个并联的负电刷流入换向极绕组和补偿绕组，而后由B2引出线流出。从传动端看图1.19(b)：6个主极按N-S-N-N-S极性串联，串励电流由D1(或D2)，由引出线D2(或D1)流出、他励电流由F1流入，由引出线F2流出。电流由D1、F1流人时，从电机换向器端看，转向为逆时针方向旋转，反之，为顺时针方向旋转。图1.18接线盒图1.l9电机绕组联线为消除轴电流对轴承的影响，主极串励绕组采用一进一出的双向联接方式。1.2.5 通风系统ZDl20A型牵引电动机采用强迫通风冷却，风量125 m3min。冷却空气从换向器端上部进风口进入换向器室，然后分成两路见图1.20，一路

33、经过换向器表面，通过电枢表面和主极、换向极之间的间隙，到传动端；另一路经换向器套筒风道，电枢铁心通风孔道和电枢后支架的径向及轴向风道到传动端，两路汇合后由后端盖出风口排出。风量与换向器室静风压的关系曲线见图1.21。图1.20通风系统示意图图1.21风量与换向器室静风压关系曲线2 脉流牵引电动机的工作特性牵引电动机输出的机械转矩和转速是说明电动机工作特性的两个重要的物理量。电动机的效率是衡量电机在实现能量转换过程中损耗大小的量。当电压和历次电流恒定时，牵引电动机的工作特性是指电动机的转速n、转矩T、效率P与输出功率P2只讲的关系，且Ia随着P2机械特性是指电动机转速和电磁转矩之间的关系曲线n=

34、f（T）。2.1 工作特性牵引电动机输出的机械转矩和转速是说明电动机工作特性的两个重要的物理量。电动机的效率是衡量电机在实现能量转换过程中损耗大小的量。当电压和历次电流恒定时，牵引电动机的工作特性是指电动机的转速n、转矩T、效率P与输出功率P2只讲的关系，且Ia随着P2机械特性是指电动机转速和电磁转矩之间的关系曲线n=f（T）。2.1.1 转速特性 n=f(Ia)直流电动机的转速对电枢电流的变化关系可根据直流电动机电动势平衡方程式求的，即：Un=Ea+IaRa=Cen+IaRa式中 Un-加在电动机上的电压Ia-电枢电流，A；Ra-电枢回路电阻,;-每级磁通量，Wb；Ce-电机常数，对于以制成

35、的电机Ce=常数，其值为从上式可以看出，当端电压和励磁电流都为常值时，影响电动机转速的因素有两个：一是电枢回路电阻压降的变化；二是磁通的变化。各种励磁方式电动机的转速特性。并励电动机，空载时0.10，随着电流的增加，电阻压降增加，时转速趋于下降；电枢反映的去磁作用使磁通略微减小，又使转速趋于上升。由于两种因素对转速的影响部分地相互抵消，所以电动机转速变化很小。转速特性可能略微下垂，也可能略微上翘。实用上，为保证电动机稳定运行，常使并励电动机具有略微下降的妆素特性。理论上电动机的转速将趋于无穷大。这样高的转速会使转子损坏，因此串励电动机不允许在空载或很轻的负载下运行，也不允许实用皮带、链条传动，

36、以免皮带、链条传动，以免皮滑落，成为空载。复励电动机具有并励和串励两套绕组，通常接成积复励。两套绕组的磁势比例不同，可得不同的特性。在设计时，可以灵活也安排它的两种励磁成分，使其特性介于并励和串励之间。2.1.2 转矩特性转矩特性的关系可由转矩平衡方程式推出，当忽略空载转矩后，电动机输出的转矩等于电磁转矩，故转矩特性公式可由电磁公式求出，即：T=Ct电动机的转矩在电枢电流较并励电动机，磁通不随电枢电流变化，转矩与电枢电流成正比，实际上由于电枢反映取磁作用，使大时，稍有下降。【2.1.3 效率特性再学习直流电机基本知识以知，电动机实现能量转换过程中，会引起损耗，按负载变化对损耗的影响，可将损耗分

37、为两类：第一类：铜耗和附加损耗，它们都随电流变化而变化，而与电流平方成正比，这类损耗称为变值损耗；第二类：铁损耗和机械损耗，其综合几乎与负载变化无关，这类损耗成为定制损耗；在设计电机时可以控制变值损耗和定值损耗比例关系的方法，使电机在额定电流时或正常工作的电流附近具有最高效率，使电机在一定的负载变化范围内，能获得最优越最合理的效率。 由于增压器的转子在正常工作时具有很高的工作转速(比如装有ABB.VTC254-13型或ZN290型增压器的16V240ZJC型柴油机,当柴油机转速为1 000r/min,功率为2 492kW时,增压器转子的转速可达29 500r/min)。为保证其工作的可靠性,对

38、其转子轴承采用压力机油进行循环冷却,但又不允许机油漏入压气机通道和涡轮壳体内,否则会出现增压器漏油现象。由于各种原因,应用中常发生增压器漏油事件,具体处所为：压气机蜗壳出口法兰处向外渗漏，压气机蜗壳与涡轮壳体(对VTC254-13来说为轴承壳体)接合面间向外渗漏。这些情况下，打开压气机蜗壳下方螺堵有机油渗出。 增压器漏油的危害很大。首先：漏入压气机通道的机油会随压缩空气进入气缸,造成燃烧室各零件积炭，寿命降低。漏油严重时,会造成柴油机的油锤事故。其次,会造成增加器内部各部件积炭,改变了与柴油机的匹配性能,加剧了有关零件的磨损和擦伤，使增压器转子转速下降,增压压力降低。再者可使增压器油腔内机油压

39、力降低,导致增压器轴承润滑、 冷却能力下降而损坏。2.1.4 机械特性机械特性表示了电动机中最重要的两个物理量转速和电磁转矩之间的关系，在电力拖动中最具有重要意义，是决定电动机能否稳定运行及分析比交各种电动机性能的依据。机械特性具有与转速特性相似的曲线形状。他励和并励电动机，速度变化范围较小，成为应特性；串励电动机，速度变化范围大，成为软特性。2.2各种励磁方式脉流牵引电动机的特性分析恒功率牵引电机特性的永磁直流电机特别是无刷电机的新型驱动控制系 统：采用全电子驱动控制与DC-DC变换器新技术，无需改进电机结构不使结构复杂化与 制造成本增高，也无需弱磁控制，即可在低功耗下实现大驱动转矩高牵引力

40、、强爬坡能力 与有更好的加速性能；在轻载下又可获得超过基速的高速、宽调速与无级变速性能；还可减 少电池组的总电压以及单体串联总数，可充分利用滑行及制动时的能量回馈并实现可控电制 动。新系统能显著提高电动车辆的行驶动力性能、安全性与可靠性，大幅度减少运行成本， 具有各种以充电电池或/与超级电容为能源的电动车辆类电力驱动装置所期望的理想驱动特 性，并显著扩展了传统的电驱动系统的工作范围与能力。串励和并励牵引电动机的特性如下：（1）自调节性能：牵引电动机的牵引力和速度能按照机车运行条件自动进行调节，在重载或上坡时，随着机车的降低，串励牵引电动机的转矩自动增大，使机车发挥较大的牵引力；在轻载或平道运行

41、时，机车牵引力减小，使机车具有较高的速度，即串励牵引电动机自调节性能好；（2）功率的利用：串励牵引电动机的功率利用较好，能在各种运行条件下充分发挥机车的功率，同时能合理地利用机车上与牵引功率有观点各种电气设备容量；（3）牵引电动机之间的负载分配：机车运行时，有几台牵引电动机并联运行，为了能充分利用机车功率，要求个牵引电动机的负载分配要均匀。但是，由于各牵引电动机的特性有差异，以及机车动轮直径不完全相同等原因，实际上各牵引电机是分配不均等，（4）电压波动对牵引电动机的工作影响：机车运行使时，接触网网压会经常发生波动，当电压突然变化，由于机车的机械惯性，机车的速度来不及变化，牵引电动机就可能承受较

42、大的电流和牵引力的冲击。2.3增压器的异常震动如由于各类保护装置动作(误动作)造成柴油机突然停机,此时增压器喘振是自然要发生的,但这属于正常现象,重新起机前,应检查增压器转子的转动情况,若正常则可按规定启机。柴油机降转或减载时不宜太快,应严格按操作规程操作,掌握好升、降转的时机，保证降转时每秒钟不大于10转。由于乌海折返段处于风沙地带，特别是最近几年沙尘暴时常袭来。因此，应根据环境情况缩短清洗空气滤清器的间隔（一般为当进气阻力2.45kp以上时或工作300h应清洗一次）。在风沙季节，每5天清洗一次为宜。别一方面，遇风沙来临，应尽量采用内通风，以减少机件磨损和保证进气质量。密切注意中冷器冷却水的

43、进口温度。对焊堵冷却管过多的冷却单节应予以更换。认真检查冷却片表面的水垢情况，防止中冷器冷却效率下降引发的喘振。对进、排气门打不开或关不严的故障，由于可能造成高温、高压燃气倒流入进气稳压箱，甚至燃油在进气稳压箱爆燃的恶性事故。因此在运行中可迅速作甩缸处理，回段后再认真查处。检修中对增压器的喷咀环应加强清洗，去除积炭。特别是发生燃烧状态不良（表现为冒黑烟，排气总管发红等）或柴油机喷机油时应认真查找原因设法消除。并重点清洗喷咀环，因为这种情况会加速喷咀环的积炭过程。清除增压器的卡滞现象。修理时，重点检查轴承与转子轴颈的磨擦面、压气机叶片与壳体的间隙、涡轮部的积炭、气、油封的老化程度等。使用中，除正

44、确的升、降转外，冬季打温时，应避免低转速长时间运转，防止由于燃烧恶化产生积炭。保持喷油器喷雾质量处于良好状态。每次启机后应逐缸触摸各缸高压油管了解其爆发脉冲。发现某缸经常性脉冲弱时，应做好记录，整修时及时反应给予调整。以防止由于燃烧恶化，造成喘振。由于乌海折返段牵引区段线路起伏大，致使升、降手柄过于频繁，造成增压器转子短时间超速运转多（已产生数起增压器故障）。因此：适当降低功率使用也是延长增压器、柴油机使用寿命的有效途径。目前，除特殊情况下，一般规定柴油机转速不超过950r/min。另外，季节变化时，应对柴油机功率作适当的修正。对同一台机车的两台增压器应尽可能选用性能接近的，若其中一台增压器故

45、障需更换，在条件允许时，应将两台全部更换，以保持其一致性，避免由于工作效率不同引起的喘振。合理的喷咀环结构。在起伏比较大的线路上使用的机车，由于升、降手柄在一定程度上受地理条件限制。因此：可用适当增大喷咀环流通截面的办法，降低增压器的最高转速，达到防止喘振的目的。调节器的影响。由于联合调节器是各缸供油的源动力，因此，应经常检查、更换联合调节器工作油，避免由于工作油不足、过脏产生游车而喘振。发现增压器漏油时，首先应观察机车动力间侧壁上的仪表，确认增压器进口油压。如此时显示的油压过高，则应检查增压器机油进油管路上的旁通保压阀（B型机）。一般来说是由于保压阀阀芯打不开所致。如显示增压器进油压力过低时

46、，首先应确认柴油机主机油道的未端压力，若正常则基本上是增压器进油管路上的旁通保压阀芯卡死在开启位或保压阀弹簧断裂失效。（此种情况极易损坏轴承）。如油压正常，则应检查增压器的回油通道是否畅通。当轻微滴油时，可适当降低功率维持运行。大量漏油时，为防止将事故扩大，应立刻停机。如上述检查没有发现问题，则应考虑油封及轴承是否损坏。微滴油但柴油机不冒蓝烟，可降低功率维持。但漏油严重，特别是同时出现柴油机冒蓝烟、功率下降、增压器转速下降时，应立刻停机，避免油锤造成更大的损失。为做到预防为主，应定期详细检查增加器。在小、辅修时，派专人对增压器进、出油管路、保压阀、轴承、转子轴、油封的状态进行检查。日常应用中，

47、加强对增压器各有关漏油处的检查，以便及早发现，及时处理。增压压力不足的预防 根据使用条件定期清洗空气滤清器；检查空气进气道及各接口的状态；努力消除机械阻力；提高对压气机的组装精度；注意对喷咀环及涡轮气封的保养；按规定清除积炭。日常运用中，注意增压器转子的惰转时间明显不足时，应查明原因。增压器异振的预防及处理 在检修中要保证增压器转子的动平衡达标。运用中经常检查增压器体的各紧固螺。3 牵引电动机的常见故障与处理车、城市电车、地下铁道电动车辆）上用于牵引的电机。牵引电机包括牵引电动机、牵引发电机、辅助电机等。牵引电动机在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。牵引电动机有多种类型铁路干线电力

48、机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆（如蓄电池，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能和工作特性，适应机车牵引特性的需要，获得广泛应用。牵引电动机的工作原理与一般直流电动机相同，但有特殊的工作条件：空间尺寸受到轨距和动轮直径的限制；在机车运行通过轨缝和道岔时要承受相当大的冲击振动；大、小齿轮啮合不良时电枢上会产生强烈的扭转振动;在恶劣环境中运用，雨、雪、灰沙容易侵入等。因此牵引电动机在设计和结构上也有许多要求，如要充分利用机体内部空间使结构紧凑，要采用较高级的绝缘材料和导磁材料，零部件需有较高的机械强度和刚度

49、，整台电机需有良好的通风散热条件和防尘防潮能力，要采取特殊的措施以应付比较困难的“换向”条件以减少炭刷下的火花等。牵引电动机有两种悬挂方式。一种是牵引电动机和动轮轴连接的悬挂方式，称为抱轴式悬挂或半悬挂。采用这种悬挂方式时，动轮通过轨缝和道岔所产生的冲击振动会直接传给牵引电动机。抱轴式悬挂适用于结构速度低于120公里/小时的机车车辆。另一种是架承式悬挂(或称全悬挂)。采用这种悬挂方式时牵引电动机固定悬挂在转向架构架上，在牵引电动机轴端和小、大齿轮之间加入各种弹性连接元件，以减小冲击振动的影响。架承式悬挂适用于结构速度高于120公里/小时的机车车辆。在用牵引变压器降压经硅整流器或大功率晶闸管整流

50、后供电给直流串励牵引电动机时，加在牵引电动机上的电压为脉动电压，因此这种牵引电动机称为脉流牵引电动机。大功率脉流牵引电动机的“换向”条件更加困难。此外，电动机内部还有一些附加损耗，从而引起电动机温升，因此，脉流牵引电动机在设计和结构上还要采取一定的特殊措施，以解决“换向”和温升两个突出的问题。牵引发电机专用于电力传动内燃机车，以供给牵引电动机电力的发电机，又称主发电机。牵引发电机有直流和交流两种。直流牵引发电机直接向直流牵引电动机供电。交流牵引发电机发出的三相交流电经硅整流器整流后再向直流牵引电动机供电。交流整流电路是三相的，整流电压虽然有脉动，但脉动量比较小，因此牵引电动机还被认为是一般的直流电动机。辅助电机 电力机车上的辅助电机可用直流电动机，也可用三相交流异步电动机。用直流电动机作为辅助电机时，须由专用的硅整流器供电。用三相交流异步辅助电动机时，须由静止变相、变频装置或专用的旋转电机供给三相电源。这种专用的旋转电机称为劈相机，可以把单相交流电变为三相交流电。发展趋向 为了解决脉流牵引电动机的“换向”问题，有些国家已在使用晶闸管无换向器式牵引电动机和三相交流异步变频牵引电动机，并在试验以直线异步电动机为动力的磁悬浮高速车辆。晶闸管无换向器式牵引电动机是由一台同步电动机和一组晶闸管逆变器组成，用晶闸管和转子位置检测器来代替直流牵引